[发明专利]一种基于需求侧资源主动响应的含风电互联电力系统负荷频率控制方法

说明书

本发明公开了一种需求侧资源主动响应的含风电互联电力系统负荷频率控制方法，通过设置响应死区和温度恢复功率，建立变频空调负荷主动响应模式，并设计相适应的线性自抗扰控制策略，给出多区域互联电力系统的线性自抗扰控制器参数整定。本发明用于平抑风电随机波动性，提高电网接纳能力，利用需求侧资源的灵活可调性提升含风电互联系统的负荷频率控制品质，在高风电波动下能使频差稳定在0.2Hz的允许偏差内，同时使系统联络线功率波动影响最小化，为新能源电力系统提供了可靠的频率稳定性。

技术领域

本发明属于新能源发电负荷频率控制领域，涉及一种基于需求侧资源主动响应的自抗扰负荷频率控制设计方法，特别涉及一种基于需求侧资源主动响应的含风电互联电力系统负荷频率控制方法。

背景技术

近年来，环境问题日益严峻，为实现巴黎气候协议，将全球温升限制在2摄氏度以内，全球能源系统去碳化速度加快，以风电为代表的新能源发展迅速，然而，风电天然具有波动性和不确定性，以风电为代表的新能源电力规模化并网会使电力系统的能量平衡、频率稳定等面临更大挑战，挖掘并提升系统中灵活资源的主动响应能力是保障新能源电力系统安全稳定运行的重要手段。

电力系统容许频率波动的范围有限，根据GB/T15945-2008《电能质量电力系统频率允许偏差》，我国电力系统频率偏差允许值为0.2Hz，当系统容量较大时，偏差值可放宽到0.5Hz。通过设计需求侧资源的主动响应使风电场输出的有功功率波动满足并网要求，常用的需求侧资源有空调、冰箱、热水器和电动汽车等，对其经过集中或分散的控制手段，可以对电压、频率等系统信号做出响应，参与系统调节。

空调作为一种温控设备具备一定的储能能力。人体能够接受的温度舒适范围较大，对于短暂微小的温度变化敏感性较弱，因此空调负荷不仅可以在不影响用户舒适度的前提下快速响应系统调频，而且由于其体量大的优势(夏季高峰期时占尖峰负荷的30％～50％)，具有巨大的调频潜力，进而据此设计空调类需求侧资源参与电力系统调频方法。

发明目的

本发明的目的是提出一种基于需求侧资源主动响应的负荷频率优化控制方法，以解决风电规模化并网造成的能量失衡，频率振荡的问题。

发明内容

本发明提供了一种基于需求侧资源主动响应的含风电互联电力系统负荷频率控制方法，包括以下步骤：

步骤1：确定含风电互联电力系统负荷频率控制模型和变频空调负荷模型；

步骤2：在频率偏差很小，无需进行频率响应的调频段，设置空调资源响应调频死区Δf_d，并利用调频死区Δf_d及时修正室内温度，使之恢复到初始设定，建立温度自恢复功率P_T0；

步骤3：对步骤2中超出死区Δf_d的频段，结合空调资源自身功率限制以及用户舒适度，对参与调频响应的变频空调设置最大输出功率P_AC,max和最小输出功率P_AC,min约束；

步骤4：根据步骤1的空调负荷模型和步骤2-3的约束，设计空调入网响应功率P_AC和对应于频率偏差的动态补偿功率ΔP_C；

步骤5：针对多区域互联的新能源互联电力系统负荷频率控制对象设计线性自抗扰控制模型，并整定参数；

优选地，步骤1中所述含风电互联电力系统的负荷频率控制模型包括调速器模型、非再热汽轮机模型、发电机与负载模型、风电机组的数学模型：

其中，所述调速器模型表示为表示为如式(1)-(2)所示：